기초연 이영희 연구팀, 주름진 산화막 절연막 활용 길이 20% 확대
접는 컴퓨터 등 활용 기대
고무같이 길이가 늘어나는 신개념 투명 전자소자가 개발돼 입거나 접는 컴퓨터, 피부에 붙이는 전자센서 등의 개발이 앞당겨질 것으로 기대된다.
기초과학연구원(IBS) 이영희(단장) 나노구조물리연구단장 연구팀은 미 피츠버그대, 캘리포니아대 연구진과의 공동연구를 통해 주름진 산화막을 절연막으로 사용, 길이가 최대 20%까지 늘어나는 `그래핀-탄소나노튜브 전자소자'를 개발했다고 4일 밝혔다.
새로운 나노물질인 그래핀과 탄소나노튜브를 이용하면 휘어지는 전자소자를 만드는 게 가능하다. 연구자들은 전도성 물질인 그래핀을 전극으로 이용하고 반도체인 탄소나노튜브를 전자 통로로 이용하는 소자를 활발하게 연구하고 있다. 그러나 늘어나는 전자소자를 완성하려면 전극과 전자통로 외에 전자의 흐름을 제어하는 절연막도 늘어나는 특성을 가져야 하는데, 기존 산화막 절연막층은 잘 깨지는 특성 때문에 신축성을 갖기 힘들었다.
연구팀은 산화막 모양을 주름지게 만들면 문제를 해결할 수 있을 것으로 보고 실험을 진행했다. 구리기판 위에 산화막 물질인 알루미나를 입히고 메타크릴 수지 고분자를 코팅한 후 구리기판을 녹여 주름진 모양의 알루미나층을 얻었다.
이 주름진 산화막을 그래핀으로 이뤄진 전극 위에 전사해 트랜지스터의 절연막으로 사용하고, 거기에 반도체 탄소나노튜브를 전사해, 주름을 펴면 최대 20%까지 늘어나는 전자소자를 얻었다.
이렇게 만든 산화물 주름은 자연적으로 만들어져 여러 방향으로 늘려도 잘 견디는 것으로 확인됐다. 또 모든 재료가 투명해 완성된 소자도 80%의 투과도를 가졌다.
이 단장은 "전자소자의 단위인 트랜지스터의 모든 부분이 변형에 견디는 재료로만 이뤄졌다는 점에서 세계 최초로 진정한 의미의 늘어나는 소자라고 할 수 있다"며 "휘어지는 것을 넘어 늘릴 수 있는 투명 전자소자와 디스플레이, 접는 컴퓨터, 입는 컴퓨터, 피부에 붙이는 센서 등에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 세계적 재료공학 학술지 `네이처 머티리얼스'(Nature Materials) 4일자 온라인판에 실렸다.
안경애기자 naturean@
고무같이 길이가 늘어나는 신개념 투명 전자소자가 개발돼 입거나 접는 컴퓨터, 피부에 붙이는 전자센서 등의 개발이 앞당겨질 것으로 기대된다.
기초과학연구원(IBS) 이영희(단장) 나노구조물리연구단장 연구팀은 미 피츠버그대, 캘리포니아대 연구진과의 공동연구를 통해 주름진 산화막을 절연막으로 사용, 길이가 최대 20%까지 늘어나는 `그래핀-탄소나노튜브 전자소자'를 개발했다고 4일 밝혔다.
새로운 나노물질인 그래핀과 탄소나노튜브를 이용하면 휘어지는 전자소자를 만드는 게 가능하다. 연구자들은 전도성 물질인 그래핀을 전극으로 이용하고 반도체인 탄소나노튜브를 전자 통로로 이용하는 소자를 활발하게 연구하고 있다. 그러나 늘어나는 전자소자를 완성하려면 전극과 전자통로 외에 전자의 흐름을 제어하는 절연막도 늘어나는 특성을 가져야 하는데, 기존 산화막 절연막층은 잘 깨지는 특성 때문에 신축성을 갖기 힘들었다.
연구팀은 산화막 모양을 주름지게 만들면 문제를 해결할 수 있을 것으로 보고 실험을 진행했다. 구리기판 위에 산화막 물질인 알루미나를 입히고 메타크릴 수지 고분자를 코팅한 후 구리기판을 녹여 주름진 모양의 알루미나층을 얻었다.
이 주름진 산화막을 그래핀으로 이뤄진 전극 위에 전사해 트랜지스터의 절연막으로 사용하고, 거기에 반도체 탄소나노튜브를 전사해, 주름을 펴면 최대 20%까지 늘어나는 전자소자를 얻었다.
이렇게 만든 산화물 주름은 자연적으로 만들어져 여러 방향으로 늘려도 잘 견디는 것으로 확인됐다. 또 모든 재료가 투명해 완성된 소자도 80%의 투과도를 가졌다.
이 단장은 "전자소자의 단위인 트랜지스터의 모든 부분이 변형에 견디는 재료로만 이뤄졌다는 점에서 세계 최초로 진정한 의미의 늘어나는 소자라고 할 수 있다"며 "휘어지는 것을 넘어 늘릴 수 있는 투명 전자소자와 디스플레이, 접는 컴퓨터, 입는 컴퓨터, 피부에 붙이는 센서 등에 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 세계적 재료공학 학술지 `네이처 머티리얼스'(Nature Materials) 4일자 온라인판에 실렸다.
안경애기자 naturean@
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
